摘要：光子的质量和动量 光子既具有一定的能量.就必须具有质量．但是光子以光的速度运动.牛顿力学便不适用．按照狭义相对论质量和能量的关系式 .就可以决定一个光子的质量 在狭义相对论中.质量和速度的关系为 m0为静止质量.光子永远以不变的速度c运动.因而光子的静止质量必然等于零.否则m将为无穷大．因为相对于光子静止的参照系是不存在的.所以光子的静止质量等于零也是合理的．而原子组成的一般物质的速度总是远小于光速的.故它们的静止质量不等于零．在m0是否等于零这一点上光子和普通的物质有显著的区别．在狭义相对论中.任何物体的能量和动量的关系为 光子的静止质量为0.故光子的动量为 这是和光子的质量为.速度为c. 光电效应明确了光的行为像粒子.并且可用动力学的变量来描述粒子的行为, 在光和物质相互作用过程中.光子是整体在起作用.另一方面.在讨论衍射和干涉现象时.需要把光作为波动来处理.于是用波长来阐明问题. 波动特征和粒子特征是互相对立的.但并不是矛盾的. 光的波长既适宜于显示波动特征.同时又也容易显示粒子特征.对于电磁波谱的长波段.表示其波动特征的物理量T和较大.而表示其粒子特征的物理量ε和p 较小.因而容易显示波动特征.反之.对于电磁波谱的短波段.表示其波动特征的物理量T和 较小.而表示其粒子特征的物理量ε和p较大.因而容易显示粒子特征. [例1]将一块金属板放在离单色点光源5米远的地方.光源的光功率输出为10-3瓦.假设被打出的光电子可以从半径为10-8米(约相当于原子直径的十倍)的圆面上以从光源取得它所得的能量.已知打出一个电子需要5.0eV.现在将光认为是经典波动.对这种装置的一个“靶 来说.打出一个光电子需要多长时间? [解析]电子接受能量的靶面积为.半径为5米的球面面积为 .前者是后者的 .故每秒投射于靶面积上的能量为 焦耳. 打出一个电子需要能量5eV.即 焦耳.故积累这些能量需时 秒=22.22小时. 实际上光电效应是几时的.根本不需要这么长的时间.这说明光与光电阴极电子的作用决不是经典波动模型中能量积累的那种形式 [例2]若-个光子的能量等于一个电子的静能量.试问该光子的动量和波长是多少?在电磁波谱中它是属何种射线? [解析]-个电子的静能量为m0c2.按题意 光子的动量 光子的波长 因电磁波谱中γ射线的波长在300~10-4范围内.所以该光子在电磁波谱中属于γ射线．

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